本發(fā)明屬于雷達(dá)對抗
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種基于多相位分段調(diào)制的雷達(dá)干擾方法。
背景技術(shù)：
：雷達(dá)作為一種先進(jìn)的探測工具，具有全天時、全天候、遠(yuǎn)距離獲取目標(biāo)信息的能力，不僅可以將所觀測的對象視為“點”目標(biāo)，來測定它的位置與運動參數(shù)，而且能夠獲得目標(biāo)和場景的圖像，獲取目標(biāo)精細(xì)的二維結(jié)構(gòu)信息，實現(xiàn)對目標(biāo)的識別。根據(jù)雷達(dá)的不同體制，可以將雷達(dá)分成四大類：第一類為常規(guī)體制雷達(dá)；第二類為脈沖壓縮雷達(dá)，該體制雷達(dá)提升了對目標(biāo)距離信息獲取的能力；第三類為脈沖多普勒雷達(dá)，該體制雷達(dá)提升了對目標(biāo)速度信息獲取的能力；第四類為合成孔徑雷達(dá)/逆合成孔徑雷達(dá)，該體制雷達(dá)提升了對目標(biāo)的二維信息獲取的能力，實現(xiàn)目標(biāo)的成像和識別。隨著雷達(dá)的廣泛應(yīng)用，對雷達(dá)進(jìn)行干擾的方法不斷發(fā)展，其中干擾樣式的設(shè)計是電子對抗領(lǐng)域的熱點問題。當(dāng)前對雷達(dá)干擾樣式的分類有很多，同種干擾樣式根據(jù)不同的分類準(zhǔn)則可被劃分到不同類別當(dāng)中，各種干擾彼此互相交錯、包容，涵蓋了當(dāng)前具有不同特點和作用效果的干擾。干擾樣式的具體分類如圖1所示。其中，通過破壞雷達(dá)信號的相干性實現(xiàn)對雷達(dá)的干擾具有較高的可行性。當(dāng)前，部分相干干擾是一種雷達(dá)對抗的有效方式，是當(dāng)前對各雷達(dá)體制進(jìn)行干擾的主流技術(shù)。典型的部分相干干擾技術(shù)如間歇采樣技術(shù)，通過對信號的間歇采樣和轉(zhuǎn)發(fā)破壞信號的相干性。在該技術(shù)廣泛應(yīng)用于雷達(dá)對抗領(lǐng)域的同時，其存在的局限性日益凸顯。一方面，由信號采樣帶來的干擾信號能量利用率較低，對干擾機(jī)的發(fā)射峰值功率要求較高；另一方面，通過改變信號的間歇采樣周期、占空比等參數(shù)實現(xiàn)干擾控制，干擾效果的可預(yù)測性具有一定的局限性。如何在突破雷達(dá)干擾效果與干擾功率利用率之間矛盾的同時，實現(xiàn)對干擾效果的精確控制，是當(dāng)前部分相干干擾技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的重要方向。技術(shù)實現(xiàn)要素：有鑒于此，針對當(dāng)前部分相干干擾技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于多相位分段調(diào)制(MultiplePhaseSectionalizedModulation，MPSM)的雷達(dá)干擾方法，通過對雷達(dá)信號全段進(jìn)行多相位分段調(diào)制，在較高的干擾功率利用率條件下實現(xiàn)對目標(biāo)信息的干擾，達(dá)到較好的遮蓋效果。本發(fā)明的具體方案如下：將接收到的雷達(dá)信號進(jìn)行時間上的分段，得到各分段信號，其中分段數(shù)不小于2；然后對各分段信號分別進(jìn)行相位調(diào)制，得到相位調(diào)制后的分段信號，其中，調(diào)制相位值取[0,2π]內(nèi)的一個任意值，所有分段信號的調(diào)制相位值中至少有兩個不相同；將所有調(diào)制后的分段信號按時間順序整合為一個全段信號，得到最終的干擾信號。進(jìn)一步地，用sJ(t)表示所述干擾信號，sJ(t)＝s(t)·p(t)，其中s(t)為接收到的雷達(dá)信號，p(t)為調(diào)制信號函數(shù)，p(t)為：p(t)={Σi=1n1[ϵ(t-t1si)-ϵ(t-t1ei)]exp(jφ1)+Σi=1n2[ϵ(t-t2si)-ϵ(t-t2ei)]exp(jφ2)+...Σi=1nj[ϵ(t-tjsi)-ϵ(t-tjei)]exp(jφj)+...+Σi=1np[ϵ(t-tpsi)-ϵ(t-tpei)]exp(jφp)}=Σj=1pΣi=1nj[ϵ(t-tjsi)-ϵ(t-tjei)]exp(jφj)}]]>下標(biāo)j表示第j個調(diào)制相位值，j＝1,2,...,p，p為調(diào)制相位值的總數(shù)，第j個調(diào)制相位值φj對應(yīng)的分段信號的起始和截止時刻分別為和，下標(biāo)i表示調(diào)制相位值對應(yīng)的分段下標(biāo)，i＝1,2,...,nj，nj為調(diào)制相位值為φj的分段信號總數(shù)，信號總分段數(shù)為所有相位調(diào)制值下包含的分段信號數(shù)目之和。進(jìn)一步地，所述相位調(diào)制采用數(shù)字相位調(diào)制或模擬信號調(diào)制或者數(shù)字與模擬組合相位調(diào)制。進(jìn)一步地，所述雷達(dá)信號為采用相干調(diào)制或脈內(nèi)調(diào)制技術(shù)的雷達(dá)發(fā)出的信號。對距離維干擾時，分段信號的最大長度比接收到的雷達(dá)信號的一個脈沖寬度短；對多普勒維的干擾時，分段信號的最小長度比接收到的雷達(dá)信號的一個脈沖脈沖重復(fù)周期長。其中，各分段信號長度相等或者不相等。有益效果：相對于間歇采樣技術(shù)中信號采樣帶來的干擾信號能量利用率較低，本發(fā)明提出的干擾方法對雷達(dá)信號的全段進(jìn)行分段調(diào)制，有效提高了干擾功率的利用率，解決了雷達(dá)干擾效果與干擾功率利用率之間矛盾。本發(fā)明提出的干擾方法中通過調(diào)整分段數(shù)與相位調(diào)制值的大小，可以使干擾信號產(chǎn)生多種變化，獲得多種干擾效果，通過控制分段數(shù)與相位調(diào)制值產(chǎn)生位置、范圍、強(qiáng)度可控的干擾輸出，實現(xiàn)對干擾局部遮蓋范圍的精確控制。附圖說明圖1為干擾樣式的分類示意圖。圖2為三相位非等分調(diào)制原理示意圖。圖3為自衛(wèi)式轉(zhuǎn)發(fā)干擾模型示意圖。圖4為多相位分段調(diào)制干擾的局部遮蓋效果示意圖，其中(a)、(b)、(c)作為擴(kuò)展8倍、16倍、32倍遮蓋匹配濾波器輸出示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明提供了一種多相位分段調(diào)制的雷達(dá)干擾方法，在信號的不同時間分段上調(diào)制不同的相位值，得到相應(yīng)的干擾信號，分段調(diào)制相位值后與原信號產(chǎn)生差別，破壞了雷達(dá)信號的相干性。通過控制分段數(shù)與相位調(diào)制值的不同組合可以使干擾信號產(chǎn)生多種變化得到不同的干擾信號輸出。分段數(shù)與干擾效果之間有一定對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)將信號分為n段時，得到的干擾效果遮蓋范圍與最短的信號分段的長度有關(guān)，若此最小分段信號占整段信號的1/m，則干擾效果遮蓋范圍可擴(kuò)展至m倍；信號等分時，m＝n。因此通過控制分段數(shù)可以控制干擾效果遮蓋范圍。信號調(diào)制的過程相當(dāng)于在相位-時間平面上的賦值過程，其中X軸表示信號分段的長度，Y軸表示調(diào)制相位值的大小。s(t)為接收到的雷達(dá)信號，即輸入信號，p(t)為調(diào)制信號函數(shù)，用來進(jìn)行相位調(diào)制，sJ(t)為經(jīng)過調(diào)制處理得到的干擾信號，即輸出信號。對信號進(jìn)行分段相位調(diào)制，調(diào)制相位值為φj的分段信號，下標(biāo)j表示第j個調(diào)制相位值，j＝1,2,...,p，p為調(diào)制相位值的總數(shù)，φj對應(yīng)的分段信號的起始和截止時刻分別為和，下標(biāo)i表示調(diào)制相位值對應(yīng)的分段下標(biāo)，i＝1,2,...,nj，nj為調(diào)制相位值為φj的信號總段數(shù)，即在(tjei-tjsi)時間段內(nèi)對信號進(jìn)行φj相位調(diào)制。分段時間起始點和分段數(shù)量確定后，得到最終的干擾信號表達(dá)式。在上述參數(shù)說明的基礎(chǔ)上，輸出結(jié)果相當(dāng)于原信號與復(fù)合函數(shù)即調(diào)制函數(shù)相乘：sJ(t)＝s(t)·p(t)(1)其中將分段信號間的調(diào)制相位值跳變用階躍函數(shù)ε(t)來表示，分別以分段時間起始點和截止點為中心的兩個階躍函數(shù)的差值乘以雷達(dá)全段信號得到分段信號；對各分段信號分別進(jìn)行相位調(diào)制，即將分段信號乘以調(diào)制相位值復(fù)指數(shù)，得到相位調(diào)制后的分段信號，所有分段信號按時間順序整合為一個全段信號，得到最終的干擾信號，調(diào)制函數(shù)p(t)為：p(t)={Σi=1n1[ϵ(t-t1si)-ϵ(t-t1ei)]exp(jφ1)+Σi=1n2[ϵ(t-t2si)-ϵ(t-t2ei)]exp(jφ2)+...+Σi=1np[ϵ(t-tpsi)-ϵ(t-tpei)]exp(jφp)}=Σj=1pΣi=1nj[ϵ(t-tjsi)-ϵ(t-tjei)]exp(jφj)---(2)]]>對該干擾調(diào)制樣式作如下限定：1.調(diào)制相位值φj取[0,2π]上的任意值，j≥2，且為有限個，現(xiàn)階段j≤10。2.分段信號的時間長度為小于原信號長度的任意值，等分分段與非等分分段都可以起到干擾效果。3.無論雷達(dá)信號為何種樣式，調(diào)制后的整段干擾信號與原信號的時間長度相等。在相位—時間二維平面上，信號的多相位分段調(diào)制原理如圖2所示，以三相位非等分調(diào)制為例，p＝3，n1＝n2＝n3＝2，n1、n2和n3分別表示調(diào)制相位值相應(yīng)的信號分段數(shù)。以脈內(nèi)多相位調(diào)制為例，分析信號處理后的干擾效果。多相位分段調(diào)制干擾可視作一種靈活的自衛(wèi)式轉(zhuǎn)發(fā)干擾，自衛(wèi)式轉(zhuǎn)發(fā)干擾模型如圖3所示，對干擾效果的分析需要結(jié)合特定的場景目標(biāo)。結(jié)合簡單的點目標(biāo)自衛(wèi)式干擾場景進(jìn)行推導(dǎo)，建立干擾信號的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出干擾信號的幅相特性。干擾實施方式為轉(zhuǎn)發(fā)式干擾，首先接收敵方雷達(dá)信號，經(jīng)處理后，再發(fā)送至敵方雷達(dá)處，雷達(dá)發(fā)射信號經(jīng)過場景目標(biāo)后向散射后得到的回波信號即接收到的雷達(dá)信號為s(t)，干擾機(jī)對偵收到的雷達(dá)信號作多相位分段調(diào)制后得到的干擾信號為sJ(t)，為：sJ(t)＝s(t)·p(t)(3)雷達(dá)接收到回波信號s(t)和干擾信號sJ(t)并進(jìn)行匹配濾波處理，目的是在輸出端得到最大的信噪比。對干擾信號處理的過程描述如下：步驟1，通過傅里葉變換得到信號在頻域的表達(dá)式：式中，η表示幅度變化因子，τ表示信號分段的最小長度，td表示從雷達(dá)發(fā)射信號到接收到干擾信號的時間延遲，ωk表示信號頻帶內(nèi)的各角頻率分量，0＜ω1,ω2,…,ωK＜B，B為信號帶寬，φk表示該頻率分量上的調(diào)制相位值。步驟2，根據(jù)匹配濾波原理，考慮在特定的TM時刻得到的信噪比SNR最大，其表達(dá)式為：SNR=|12π∫-∞∞SJ(jω)H0(jω)ejωTMdω|N04π∫-∞∞|H0(jω)|dω---(5)]]>該式取最大值當(dāng)且僅當(dāng)式中，F(xiàn)(jω)表示雷達(dá)發(fā)射信號的頻域表達(dá)式，*表示信號的共軛運算。進(jìn)一步推導(dǎo)，干擾信號經(jīng)匹配濾波處理可得：該式即為干擾信號的匹配濾波輸出。步驟3，代入典型的線性調(diào)頻(LFM)信號進(jìn)行計算，信號表達(dá)式為：f(t)=rect(t/Tp)·ej2π(f0t+μrt2/2)---(7)]]>式中f0為信號載頻，μr為信號調(diào)頻斜率。在一定范圍內(nèi)LFM信號頻譜可近似為一固定值，即可寫為：式中ωL和ωH表示頻譜的上下限，且ωH-ωL＝B。由于LFM信號具有時頻相關(guān)特性，相位調(diào)制使信號產(chǎn)生頻移，移頻量設(shè)為由頻移帶來的時延量為Δtk＝nζx/μr，即時延量tdk＝td-Δtk。代入式(6)，得：考慮調(diào)制相位差值為Δφ1的分段信號，設(shè)其頻帶寬度為則Δf1＝B1/2π。計算該段干擾信號脈沖壓縮結(jié)果，可得：式中，令則上式等價于式(9)的最終計算結(jié)果為：FJ(jω)=|Σi=1KAiejΦi|---(11)]]>在復(fù)平面中，最終得到的功率為多個矢量疊加的結(jié)果，其統(tǒng)計模型可以描述成在坐標(biāo)平面中的有序游程，信號相互疊加和抵消并得到了最終的輸出結(jié)果。由上式可知，信號矢量的幅度與各分段信號的帶寬有關(guān)，幅角和幅度與各分段信號的調(diào)制相位均有關(guān)，分段造成信號帶寬減小，由LFM信號脈沖壓縮的特性可知，輸出信號主瓣會展寬，即產(chǎn)生擴(kuò)展目標(biāo)，該擴(kuò)展目標(biāo)中心在時間上與真實目標(biāo)中心重合或相近時，產(chǎn)生遮蓋真實目標(biāo)的壓制干擾效果。該干擾方法生成的干擾信號具有部分相干干擾信號的特征，具有較高的干擾信號功率利用率，且干擾效果精確可控，有效克服了傳統(tǒng)部分相干干擾技術(shù)存在的缺陷。該干擾技術(shù)可以采用數(shù)字相位調(diào)制或模擬多延遲線選通的方式實現(xiàn)，但不限于這兩種實現(xiàn)方式。所述干擾方法采用數(shù)字相位調(diào)制或模擬信號調(diào)制或者數(shù)字與模擬組合相位調(diào)制。該雷達(dá)干擾技術(shù)可應(yīng)用于采用相干調(diào)制或脈內(nèi)調(diào)制技術(shù)的搜索雷達(dá)、跟蹤雷達(dá)、成像雷達(dá)、制導(dǎo)雷達(dá)，但不限于這些雷達(dá)類別。該雷達(dá)用于距離維或多普勒維干擾，可降低測距精度，降低距離跟蹤性能，降低距離分辨率，降低成像雷達(dá)距離分辨率。對雷達(dá)信號的脈內(nèi)處理，得到距離信息，對雷達(dá)信號的脈間處理，得到方位信息，也就是多普勒信息，單獨獲得距離信息或方位信息屬于一維處理；通過一次或多次處理，綜合獲得兩個信息，屬于二維處理，本發(fā)明的方法是對一維做的處理，接收信號為等間隔脈沖信號，分段信號的最大長度比接收信號的一個脈沖寬度短時為短分段，是對距離維的干擾，分段信號的最小長度比接收信號的一個脈沖重復(fù)周期長時為長分段，是對多普勒維的干擾。該干擾技術(shù)可產(chǎn)生擴(kuò)散假目標(biāo)，包括超前滯后假目標(biāo)，所述干擾方法的處理過程可以常用的干擾調(diào)制方法組合使用，如時延調(diào)制或多普勒調(diào)制，產(chǎn)生目標(biāo)位移控制。本發(fā)明中的方法中的信號可采用交替收發(fā)，在接收敵方信號的時候，只做處理，不做發(fā)射，在發(fā)射干擾信號的時候，不接收敵方雷達(dá)信號，避免干擾機(jī)發(fā)射的干擾信號，被干擾機(jī)自己的接收端接收，以解決收發(fā)隔離問題。以距離維為例，對干擾效果控制的描述如下：應(yīng)用Matlab軟件對多相位分段調(diào)制LFM信號的脈沖壓縮結(jié)果進(jìn)行仿真，驗證多相位分段調(diào)制產(chǎn)生的干擾信號可以在距離維得到區(qū)域可控的局部壓制干擾效果。設(shè)原LFM信號的參數(shù)為Tp＝1μs，帶寬B＝100MHz。設(shè)置三相位等分調(diào)制干擾樣式，相應(yīng)的相位調(diào)制值為分別將原信號等分為8段、16段和32段，回波的輸出信號采用歸一化幅值表示，干擾功率取回波信號功率的8倍、16倍、32倍，即相應(yīng)的干信比分別為9dB、12dB、15dB，此時得到的相關(guān)仿真結(jié)果如圖4所示，多相位分段調(diào)制產(chǎn)生的干擾信號在距離維得到不同帶寬的壓制干擾效果，實現(xiàn)區(qū)域可控的局部壓制。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3